IKATAN KIMIA DAN TATA NAMA SENYAWA KIMIA

Dalam tulisan ini, kita akan mempelajari tentang pembentukan beberapa jenis ikatan kimia, seperti ikatan ionik, ikatan kovalen, serta ikatan kovelen koordinasi. Selain itu, kita juga akan mempelajari cara penulisan rumus dan tata nama berbagai senyawa kimia...

Natrium termasuk logam yang cukup reaktif. Unsur ini berkilau, lunak, dan merupakan konduktor listrik yang baik. Umumnya natrium disimpan di dalam minyak untuk mencegahnya bereaksi dengan air yang berasal dari udara. Jika sepotong logam natrium yang baru dipotong dilelehkan, kemudian diletakkan ke dalam gelas beaker yang terisi penuh oleh gas klorin yang berwarna hijau kekuningan, sesuatu yang sangat menakjubkan akan terjadi. Natrium yang meleleh mulai bercahaya dengan cahaya putih yang semakin lama semakin terang. Sementara, gas klorin akan teraduk dan warna gas mulai menghilang. Dalam beberapa menit, reaksi selesai dan akan diperoleh garam meja atau NaCl yang terendapkan di dalam gelas beaker.

Proses pembentukan garam meja adalah sesuatu yang sangat menakjubkan. Dua zat yang memiliki sifat yang berbeda dan berbahaya dapat bereaksi secara kimiawi menghasilkan senyawa baru yang berperan penting dalam kehidupan.

Natrium adalah logam alkali (IA). Logam natrium memiliki satu elektron valensi dan jumlah seluruh elektronnya adalah 11, sebab nomor atomnya adalah 11. Klorin adalah unsur pada golongan halogen (VIIA) pada tabel periodik. Unsur ini memiliki tujuh elektron valensi dan jumlah seluruh elektronnya adalah 17.

Gas mulia adalah unsur golongan VIIIA pada tabel periodik yang sangat tidak reaktif, karena tingkat energi valensinya (tingkat energi terluar atau kulit terluar) terisi penuh oleh elektron ( memiliki delapan elektron valensi, kecuali gas helium yang hanya memiliki dua elektron valensi). Meniru konfigurasi elektron gas mulia adalah tenaga pendorong alami dalam reaksi kimia, sebab dengan cara itulah unsur menjadi stabil atau “sempurna”. Unsur gas mulia tidak akan kehilangan, mendapatkan, atau berbagi elektron.

Unsur-unsur lain di golongan A pada tabel periodik mendapatkan, kehilangan, atau berbagi elektron valensi untuk mengisi tingkat energi valensinya agar mencapai keadaan “sempurna”. Pada umumnya, proses ini melibatkan pengisian kulit terluar agar memiliki delapan elektron valensi (dikenal dengan istilah aturan oktet), yaitu unsur akan mendapatkan, kehilangan, atau berbagi elektron untuk mencapai keadaan penuh delapan/oktet.

Natrium memiliki satu elektron valensi. Menurut hukum oktet, unsur ini akan bersifat stabil ketika memiliki delapan elektron valensi. Ada dua kemungkinan bagi natrium untuk menjadi stabil. Unsur ini dapat memperoleh tujuh elektron untuk memenuhi kulit M atau dapat kehilangan satu elektron pada kulit M, sehingga kulit L (yang terisi penuh oleh delapan elektron) menjadi kulit terluar. Pada umumnya, kehilangan atau mendapatkan satu, dua, bahkan kadang-kadang tiga elektron dapat terjadi. Unsur tidak akan kehilangan atau mendapatkan lebih dari tiga elektron. Dengan demikian, untuk mencapai kestabilan, natrium kehilangan satu elektron pada kulit M. Pada keadaan ini, natrium memiliki 11 proton dan 10 elektron. Atom natrium yang pada awalnya bersifat netral, sekarang memiliki satu muatan positif , sehingga menjadi ion (atom yang bermuatan karena kehilangan atau memperoleh elektron). Ion yang bermuatan positif karena kehilangan elektron disebut kation.

₁₁Na  :   2  .  8  .  1

₁₁Na⁺ :   2  .  8

Ion natrium (Na+) memiliki konfigurasi elektron yang sama dengan neon (10Ne), sehingga merupakan isoelektron dengan neon. Terdapat perbedaan satu elektron antara atom natrium dan ion natrium. Selain itu, reaktivitas kimianya berbeda dan ukurannya pun berbeda. Kation lebih kecil bila dibandingkan dengan atom netral. Hal ini akibat hilangnya satu elektron saat atom natrium berubah menjadi ion natrium.

Klor memiliki tujuh elektron valensi. Untuk memenuhi aturan oktet, unsur ini dapat kehilangan tujuh elektron pada kulit M atau mendapatkan satu elektron pada kulit M. Oleh karene suatu unsur tidak dapat memperoleh atau kehilangan lebih dari tiga elektron, klor harus mendapatkan satu elektron untuk memenuhi valensi pada kulit M. Pada keadaan ini, klor memiliki 17 proton dan dan 18 elektron, sehingga klor menjadi ion dengan satu muatan negatif (Cl-). Atom klorin netral berubah menjadi ion klorida. Ion dengan muatan negatif karena mendapatkan elektron disebut anion.

₁₇Cl :  2 87
₁₇Cl^- :   2  .  8  .  8

Anion klorida adalah isoelektron dengan argon (18Ar). Anion klorida juga sedikit lebih besar dari atom klor netral. Secara umum, kation lebih kecil dari atomnya dan anion sedikit lebih besar dari atomnya.

Natrium dapat mencapai delapan elektron valensi (kestabilan) dengan melepaskan satu elektron. Sementara, klor dapat memenuhi aturan oktet dengan mendapatkan satu elektron. Jika keduanya berada di dalam satu bejana, jumlah elektron natrium yang hilang akan sama dengan jumlah elektron yang diperoleh oleh klor. Pada keadaan ini, satu elektron dipindahkan dari natrium menuju klor. Perpindahan elektron menghasilkan ion yaitu kation (bermuatan positif) dan anion (bermuatan negatif). Muatan yang berlawanan akan saling tarik-menarik. Kation Na+ menarik anion Cl- dan membentuk senyawa NaCl atau garam meja.

Proses ini merupakan contoh dari ikatan ionik, yaitu ikatan kimia (gaya tarik-menarik yang kuat yang tetap menyatukan dua unsur kimia) yang berasal dari gaya tarik elektrostatik (gaya tarik-menarik dari muatan-muatan yang berlawanan) antara kation dan anion. Senyawa yang memiliki ikatan ionik sering disebut garam. Pada natrium klorida (NaCl), susunan antara ion Na+ dan Cl- membentuk pola yang berulang dan teratur (disebut struktur kristalin). Jenis garam yang berbeda memiliki struktur kristalin yang berbeda. Kation dan anion dapat memiliki lebih dari satu muatan positif atau negatif bila kehilangan atau mendapatkan lebih dari satu elektron. Dengan demikian, mungkin dapat terbentuk berbagai jenis garam dengan rumus kimia yang bervariasi.

Proses dasar yang terjadi ketika natrium klorida terbentuk juga terjadi ketika garam-garam lainnya terbentuk. Unsur logam akan kehilangan elektron membentuk kation dan unsur nonlogam akan mendapatkan elektron membentuk anion. Gaya tarik-menarik antara muatan positif dan negatif menyatukan partikel-partikel dan menghasilkan senyawa ionik.

Secara umum, muatan ion yang dimiliki suatu unsur dapat ditentukan berdasarkan pada letak unsur tersebut pada tabel periodik. Semua logam alkali (unsur IA) kehilangan satu elektron untuk membentuk kation dengan muatan +1. Logam alkali tanah (unsur IIA) kehilangan dua elektronnya untuk membentuk kation +2. Aluminium yang merupakan anggota pada golongan IIIA kehilangan tiga elektronnya untuk membentuk kation +3.

Dengan alasan yang sama, semua halogen (unsur VIIA) memiliki tujuh elektron valensi. Semua halogen mendapatkan satu elektron untuk memenuhi kulit valensi sehingga membentuk anion dengan satu muatan negatif. Unsur VIA mendapatkan dua elektron untuk membentuk anion dengan muatan -2 dan unsur VA mendapatkan tiga elektron untuk membentuk anion dengan muatan -3.

Berikut ini adalah tabel beberapa kation monoatom (satu atom) umum dan beberapa anion monoatom umum yang sering digunakan para ahli kimia.

Beberapa Kation Monoatom Umum
Golongan	Unsur	Nama Ion	Simbol Ion
IA	Litium	Kation Litium	Li+
	Natrium	Kation Natrium	Na+
	Kalium	Kation Kalium	K+
IIA	Berilium	Kation Berilium	Be2+
	Magnesium	Kation Magnesium	Mg2+
	Kalsium	Kation Kalsium	Ca2+
	Stronsium	Kation Stronsium	Sr2+
	Barium	Kation Barium	Ba2+
IB	Perak	Kation Perak	Ag+
IIB	Seng	Kation Seng	Zn2+
IIIA	Aluminium	Kation Aluminium	Al3+

Beberapa Anion Monoatom Umum
Golongan	Unsur	Nama Ion	Simbol Ion
VA	Nitrogen	Anion Nitrida	N3-
	Fosfor	Anion Fosfida	P3-
VIA	Oksigen	Anion Oksida	O2-
	Belerang	Anion Sulfida	S2-
VIIA	Fluorin	Anion Fluorida	F-
	Klorin	Anion Klorida	Cl-
	Bromin	Anion Bromida	Br-
	Iodin	Anion Iodida	I-

Hilanganya sejumlah elektron dari anggota unsur logam transisi (unsur golongan B) lebih sukar ditentukan. Faktanya, banyak dari unsur ini kehilangan sejumlah elektron yang bervariasi, sehingga dapat membentuk dua atau lebih kation dengan muatan yang berbeda. Muatan listrik yang dimiliki ataom disebut dengan bilangan oksidasi. Banyak dari ion transisi (unsur golongan B) memiliki bilangan oksidasi yang bervariasi. Berikut adalah tabel yang menunjukkan beberapa logam transisi umum dengan bilangan oksidasi yang bervariasi.

Beberapa Logam Umum yang Memiliki Lebih dari Satu Bilangan Oksidasi
Golongan	Unsur	Nama Ion	Simbol Ion
VIB	Kromium	Krom (II) atau Kromo	Cr2+
		Krom (III) atau Kromi	Cr3+
VIIB	Mangan	Mangan (II) atau Mangano	Mn2+
		Mangan (III) atau Mangani	Mn3+
VIIIB	Besi	Besi (II) atau Fero	Fe2+
		Besi (III) atau Feri	Fe3+
	Kobalt	Kobalt (II) atau Kobalto	Co2+
		Kobalt (III) atau Kobaltik	Co3+
IB	Tembaga	Tembaga (I) atau Cupro	Cu+
		Tembaga (II) atau Cupri	Cu2+
IIB	Raksa	Merkuri (I) atau Merkuro	Hg22+
		Merkuri (II) atau Merkuri	Hg2+
IVA	Timah	Timah (II) atau Stano	Sn2+
		Timah (IV) atau Stani	Sn4+
	Timbal	Timbal (II) atau Plumbum	Pb2+
		Timbal (IV) atau Plumbik	Pb4+

Kation-kation tersebut dapat memiliki lebih dari satu nama. Cara pemberian nama suatu kation adalah dengan menggunakan nama logam dan diikuti oleh muatan ion yang dituliskan dengan angka Romawi di dalam tanda kurung. Cara lama pemberian nama suatu kation adalah menggunakan akhiran –o dan –i. Logam dengan bilangan oksidasi rendah diberi akhiran –o. Sementara, logam dengan bilangan oksidasi tinggi diberi akhiran –i.

Ion tidak selalu monoatom yang tersusun atas hanya satu atom. Ion dapat juga berupa poliatom yang tersusun oleh sekelompok atom. Berikut ini adalah beberapa ion poliatom penting yang disajikan dalam bentuk tabel.

Beberapa Ion Poliatom Penting
Nama Ion	Simbol Ion	Nama Ion	Simbol Ion
Sulfat	SO42-	Hidrogen Fosfat	HPO42-
Sulfit	SO32-	Dihidrogen Fosfat	H2PO4-
Nitrat	NO3-	Bikarbonat	HCO3-
Nitrit	NO2-	Bisulfat	HSO4-
Hipoklorit	ClO-	Merkuri (I)	Hg22+
Klorit	ClO2-	Amonia	NH4+
Klorat	ClO3-	Fosfat	PO43-
Perklorat	ClO4-	Fosfit	PO33-
Asetat	CH3COO-	Permanganat	MnO4-
Kromat	CrO42-	Sianida	CN-
Dikromat	Cr2O72-	Sianat	OCN-
Arsenat	AsO43-	Tiosianat	SCN-
Oksalat	C2O42-	Arsenit	AsO33-
Tiosulfat	S2O32-	Peroksida	O22-
Hidroksida	OH-	Karbonat	CO32-

Ketika suatu senyawa ionik terbentuk, kation dan anion saling menarik menghasilkan garam. Hal yang penting untuk diingat adalah bahwa senyawanya harus netral, yaitu memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang sama.

Sebagai contoh, saat logam magnesium direaksikan dengan cairan bromin, akan terbentuk senyawa ionik. Rumus kimia atau formula kimia dari senyawa yang dihasilkan dapat ditentukan melalui konfigurasi elektron masing-masing unsur.

₁₂Mg  :  2  .  8  .  2

₃₅Br  :  2  .  8  .  18  .  7

Magnesium, merupakan unsur logam alkali tanah (golongan IIA), memiliki dua elektron valensi, sehingga dapat kehilangan elektronnya membentuk suatu kation bermuatan +2.

₁₂Mg²⁺ :   2  .  8

Bromin adalah halogen (golongan VIIA) yang mempunyai tujuh elektron valensi, sehingga dapat memperoleh satu elektron untuk melengkapi keadaan oktet (delapan elektron valensi) dan membentuk anion bromide dengna muatan -1.

₃₅Br^- :  2  .  8  .  18  .  8

Senyawa yang terbentuk harus netral, yang berarti jumlah muatan positif dan negatifnya harus sama. Dengan demikian, secara keseluruhan, muatannya nol. Ion magnesium mempunyai muatan +2. Dengan demikian, ion ini memerlukan dua ion bromida yang masing-masing memiliki satu muatan negatif untuk “mengimbangi” muatan +2 dari ion magnesium. Jadi, rumus senyawa yang dihasilkan adalah MgBr2.

Pada saat menuliskan nama senyawa garam, tulislah terlebih dahulu nama logamnya dan kemudian nama nonlogamnya. Sebagai contoh, senyawa yang dihasilkan dari reaksi antara litium dan belerang, Li2S. Pertama kali, tulislah nama logammya, yaitu litium. Kemudian, tulislah nama nonlogamnya, dengan menambah akhiran –ida sehingga belerang (sulfur) menjadi sulfida.

Li₂S  :  Litium Sulfida

Senyawa-senyawa ion yang melibatkan ion-ion poliatom juga mengikuti aturan dasar yang sama. Nama logam ditulis terlebih dahulu, kemudian diikuti nama nonlogamnya (anion poliatom tidak perlu diberi akhiran –ida).

(NH₄)₂CO₃ :  Amonium Karbonat

K₃PO₄ :  Kalium Fosfat

Apabila logam yang terlibat merupakan logam transisi dengan lebih dari satu bilangan oksidasi, terdapat dua cara penamaan yang benar. Sebagai contoh, kation Fe3+ dengan anion CN- dapat membentuk senyawa Fe(CN)3. Metode yang lebih disukai adalah menggunakan nama logam yang diikuti dengan muatan ion yang ditulis dengan angka Romawi dan diletakkan dalam tanda kurung : Besi (III). Namun, metode penamaan lama masih digunakan, yaitu dengan menggunakan akhiran –o (bilangan oksidasi rendah) dan –i (bilangan oksidasi tinggi). Oleh karena ion Fe3+ memiliki bilangan oksidasi lebih tinggi dari Fe2+, ion tersebut diberi nama ion ferri.

Fe(CN)₃ :  Besi (III) Sianida

Fe(CN)₃ :  Ferri Sianida

Tidak semua ikatan kimia terbentuk melalui mekanisme serah-terima elektron. Atom-atom juga dapat mencapai kestabilan melalui mekanisme pemakaian bersama pasangan elektron. Ikatan yang terbentuk dikenal dengan istilah ikatan kovelen. Senyawa kovelen adalah senyawa yang hanya memiliki ikatan kovelen.

Sebagai contoh, atom hidrogen memiliki satu elektron valensi. Untuk mencapai kestabilan (isoelektronik dengan helium), atom hidrogen membutuhkan satu elektron tambahan. Saat dua atom hidrogen membentuk ikatan kimia, tidak terjadi peristiwa serah-terima elektron. Yang akan terjadi adalah kedua atom akan menggunakan elektronnya secara bersama-sama. Kedua elektron (satu dari masing-masing hidrogen) menjadi milik kedua atom tersebut. Dengan demikian, molekul H2 terbentuk melalui pembentukan ikatan kovelen, yaitu ikatan kimia yang berasal dari penggunaan bersama satu atau lebih pasangan elektron antara dua atom. Ikatan kovalen terjadi di antara dua unsur nonlogam.

Ikatan kovalen dapat dinyatakan dalam bentuk Struktur Lewis, yaitu representasi ikatan kovelen, dimana elektron yang digunakan bersama digambarkan sebagai garis atau sepasang dot antara dua atom; sementara pasangan elektron yang tidak digunakan bersama (lone pair) digambarkan sebagai pasangan dot pada atom bersangkutan. Pada umumnya, proses ini melibatkan pengisian elektron pada kulit terluar (kulit valensi) yang disebut sebagai aturan oktet, yaitu unsur akan berbagi elektron untuk mencapai keadaan penuh delapan elektron valensi (oktet), kecuali hidrogen dengan dua elektron valensi (duplet).

Atom-atom dapat membentuk berbagai jenis ikatan kovelen. Ikatan tunggal terjadi saat dua atom menggunakan sepasang elektron bersama. Ikatan rangkap dua (ganda) terjadi saat dua atom menggunakan menggunakan dua pasangan elektron bersama. Sementara, ikatan rangkap tiga terjadi saat dua atom menggunakan tiga pasangan elektron bersama.

Senyawa ionik memiliki sifat yang berbeda dari senyawa kovalen. Senyawa ionik, pada suhu kamar, umumnya berbentuk padat, dengan titik didih dan titik leleh tinggi, serta bersifat elektrolit. Sebaliknya, senyawa kovelen, pada suhu kamar, dapat berbentuk padat, cair, maupun gas. Selain itu, senyawa kovalen memiliki titik didih dan titik leleh yang relatif rendah bila dibandingkan dengan senyawa ionik serta cenderung bersifat nonelektrolit.

Ketika atom klorin berikatan secara kovalen dengan atom klorin lainnya, pasangan elektron akan digunakan bersama secara seimbang. Kerapatan elektron yang mengandung ikatan kovalen terletak di tengah-tengah di antara kedua atom. Setiap atom menarik kedua elektron yang berikatan secara sama. Ikatan seperti ini dikenal dengan istilah ikatan kovalen nonpolar.

Sementara, apa yang akan terjadi bila kedua atom yang terlibat dalam ikatan kimia tidak sama? Kedua inti yang bermuatan positif yang mempunyai gaya tarik berbeda akan menarik pasangan elektron dengan derajat (kekuatan) yang berbeda. Hasilnya adalah pasangan elektron cenderung ditarik dan bergeser ke salah satu atom yang lebih elektronegatif. Ikatan semacam ini dikenal dengan istilah ikatan kovalen polar.

Sifat yang digunakan untuk membedakan ikatan kovalen polar dengan ikatan kovalen nonpolar adalah elektronegativitas (keelektronegatifan), yaitu kekuatan (kemampuan) suatu atom untuk menarik pasangan elektron yang berikatan. Semakin besar nilai elektronegativitas, semakin besar pula kekuatan atom untuk menarik pasangan elektron pada ikatan. Dalam tabel periodik, pada satu periode, elektronegativitas akan naik dari kiri ke kanan. Sebaliknya, dalam satu golongan, akan turun dari atas ke bawah.

Ikatan kovelen nonpolar terbentuk bila dua atom yang terlibat dalam ikatan adalah sama atau bila beda elektronegativitas dari atom-atom yang terlibat pada ikatan sangat kecil. Sementara, pada ikatan kovelen polar, atom yang menarik pasangan elektron pengikat dengan lebih kuat akan sedikit lebih bermuatan negatif; sedangkan atom lainnya akan menjadi sedikit lebih bermuatan positif. Ikatan ini terbentuk bila atom-atom yang terlibat dalam ikatan adalah berbeda. Semakin besar beda elektronegativitas, semakin polar pula ikatan yang bersangkutan. Sebagai tambahan, apabila beda elektronegativitas atom-atom sangat besar, maka yang akan terbentuk justru adalah ikatan ionik. Dengan demikian, beda elektronegativitas merupakan salah satu cara untuk meramalkan jenis ikatan yang akan terbentuk di antara dua unsur yang berikatan.

Perbedaan Elektronegativitas	Jenis Ikatan yang Terbentuk
0,0 sampai 0,2	Kovalen nonpolar
0,3 sampai 1,4	Kovalen polar
> 1,5	Ionik

Ikatan kovalen koordinasi (datif) terjadi saat salah satu unsur menyumbangkan sepasang elektron untuk digunakan secara bersama-sama dengan unsur lain yang membutuhkan elektron. Sebagai contoh, reaksi antara molekul NH3 dan ion H+ membentuk ion NH4+. Molekul NH3 memiliki sepasang elektron bebas yang digunakan bersama-sama dengan ion H+. Molekul NH3 mendonorkan elektron, sedangkan ion H+ menerima elektron. Kedua elektron digunakan bersama-sama.

Pada dasarnya senyawa kovalen memiliki aturan tata nama yang tidak berbeda jauh dari senyawa ionik. Tulislah nama unsur pertama, kemudian diikuti dengan nama unsur kedua yang diberi akhiran –ida.

HCl : Hidrogen Klorida

SiC : Silikon Karbida

Apabila masing-masing unsur terdiri lebih dari satu atom, prefik yang menunjukkan jumlah atom digunakan. Prefik yang sering digunakan dalam penamaan senyawa kovelen dapat dilihat pada tabel berikut.

Prefik	Jumlah Atom	Prefik	Jumlah Atom
Mono-	1	Heksa-	6
Di-	2	Hepta-	7
Tri-	3	Okta-	8
Tetra-	4	Nona-	9
Penta-	5	Deka-	10

CO  :  Monokarbon Monoksida atau Karbon Monoksida
CO₂ :  Monokarbon Dioksida atau Karbon Dioksida

Catatan : awalan mono- pada unsur pertama dapat dihilangkan
SO₂ :  Sulfur Dioksida
SO₃ :  Sulfur Trioksida
N₂O₄ :  Dinitrogen Tetraoksida

Senyawa kovalen yang mengandung atom Hidrogen (H) tidak menggunakan tata nama di atas, tetapi menggunakan nama trivial yang telah dikenal sejak dahulu.
B₂H₆ :  Diborana                            PH₃ :  Fosfina
CH₄ :  Metana                               H₂O  :  Air
SiH₄ :  Silana                                 H₂S  :  Hidrogen Sulfida
NH₃ :  Amonia